- •Оглавление
- •Часть I. Физические основы электромагнитного 22
- •Часть II. Магнитный контроль 146
- •Часть III. Вихретоковый контроль 281
- •Часть I. Физические основы электромагнитного 6
- •Часть II. Магнитный контроль 96
- •Часть III. Вихретоковый контроль 213
- •От автора
- •Часть I. Физические основы электромагнитного контроля
- •1. Металлы – объекты электромагнитного контроля
- •Плоскость сдвига (с)
- •2. Электрические и магнитные поля в вакууме и веществе
- •2.1. Электрическое поле
- •2.2. Магнитное поле
- •Проводникам
- •2.3. Закон электромагнитной индукции
- •2.4. Система уравнений Максвелла
- •3. Ферромагнетизм
- •3.1. Поведение ферромагнетиков во внешних магнитных полях
- •Намагничивания
- •Коэрцитивной силы по индукции
- •И кобальта от температуры
- •3.2. Энергии ферромагнитного кристалла
- •Намагничивания вдоль кристаллографических осей.
- •3.3. Доменная структура ферромагнетиков
- •3.4. Процессы намагничивания
- •(Скачок Баркгаузена)
- •3.5. Зависимость магнитных свойств ферромагнетика от дефектов структуры
- •Рекордсмены магнитных материалов
- •3.6. Намагничивание магнетиков конечных размеров
- •3.7. Магнитные свойства тела и вещества
- •3.8. Магнитные цепи
- •(Для участка цепи) , (1.130) (для узла цепи) , (1.131)
- •Часть II. Магнитный контроль
- •4. Магнитная дефектоскопия
- •4.1. Граничные условия
- •4.2. Рассеяние магнитного потока дефектом сплошности
- •4.3. Намагничивание изделий
- •Полюсное намагничивание
- •Циркулярное намагничивание
- •Комбинированное намагничивание
- •Намагничивание переменными полями
- •Схемы размагничивания
- •4.4. Расчеты полей дефектов
- •Поля трещины
- •4.5. Mагнитопорошковая дефектоскопия
- •На высоте и
- •4.6. Индукционная дефектоскопия
- •4.7. Феррозондовый метод дефектоскопии
- •4.8. Магнитографическая дефектоскопия
- •Намагниченности ленты от поля (2)
- •4.9. Холловские и другие методы магнитной дефектоскопии
- •4.10. Магнитная толщинометрия
- •5. Магнитный структурно-фазовый анализ металлов и сплавов
- •5.1. Структурная чувствительность физико-механических свойств
- •Структурная чувствительность физико-механических свойств металлов
- •5.2. Контроль механических свойств изделий, упрочняемых холодной пластической деформацией
- •0,07 % От степени холодной пластической деформации
- •Деформированной феррито-перлитной стали с содержанием углерода 0,08 % от температуры отжига
- •5.3. Контроль качества термической обработки стальных изделий
- •От температуры закалки
- •От температуры отпуска
- •5.4. Контроль качества поверхностного упрочнения стальных изделий
- •Коэрцитиметра от относительных значений глубины закаленного слоя
- •5.5. Фазовый магнитный анализ
- •5.6. Устройства магнитного контроля структуры, состава и механических свойств материалов и изделий
- •Индукции деталей с большим коэффициентом размагничивания
- •Часть III. Вихретоковый контроль
- •6. Возбуждение вихревых токов. Скин-эффект.
- •7. Вихретоковый контроль. Вихретоковые преобразователи.
- •8. Сигнал втп. Обобщенный параметр контроля.
- •Сопротивлений витка с переменным током на проводящем полупространстве
- •9. Контроль цилиндрических объектов наружным проходным втп с однородным полем. Выбор наилучших условий контроля.
- •10. Вихретоковый контроль с помощью накладных преобразователей
- •11. Способы ослабления влияния мешающих параметров
- •12. Приборы вихретокового контроля
- •Заключение
- •Список литературы
- •Дополнительная литература
От температуры отпуска
5.4. Контроль качества поверхностного упрочнения стальных изделий
Поверхностное упрочнение стальных изделий проводится для повышения их износостойкости и сопротивления усталостному разрушению. Для этого используются различные виды обработок: поверхностный наклеп (дробеструйная обработка, накатка роликами и т.д.), цементация, азотирование, цианирование, поверхностная закалка.
При поверхностном наклепе, то есть при холодной деформации поверхностного слоя, упрочнение происходит благодаря существенному повышению плотности дислокаций, что снижает возможность их движения и возможность образования новых дислокаций. Появляющиеся на поверхности сжимающие напряжения повышают сопротивление усталостному разрушению.
При цементации поверхностный слой стали насыщается углеродом, в результате чего в низкоуглеродистой стали, используемой для цементации, после закалки образуется прочный высокоуглеродистый поверхностный слой при относительно мягкой и вязкой сердцевине изделия. Скорость диффузии углерода в феррите наименьшая, в аустените наибольшая, поэтому процесс цементации проводят при температурах выше (900-970С). Поскольку цементация является диффузионным процессом, то увеличение температуры цементации сопровождается увеличением глубины слоя, а содержание углерода в поверхностном слое будет определяться пределом растворимости углерода в аустените при данной температуре согласно диаграмме Fe-C. После охлаждения до комнатной температуры насыщенная углеродом (С > 0,8-0,9 %) поверхностная зона имеет структуру заэвтектоидной стали (перлит + цементит), глубже идет эвтектоидная зона (С = 0,8 %) и доэвтектоидная зона (С < 0,7 %), которая плавно переходит в структуру сердцевины. За техническую глубину цементированного слоя обычно принимают сумму заэвтектоидной, эвтектоидной и половины доэвтектоидной зон. Иногда за глубину слоя принимается расстояние от поверхности до первых участков феррита. Необходимый уровень эксплуатационных свойств достигается закалкой цементированных изделий с последующим низкотемпературным отпуском, после которых в поверхностном слое получается высокоуглеродистый мартенсит с высокой твердостью и износостойкостью, а в сердцевине - низкая твердость и высокая вязкость.
Поверхностную закалку проводят после нагрева поверхности вихревыми токами, возникающими в металле при помещении его в переменное электромагнитное поле высокой частоты (см. далее ч. III). Вследствие неравномерного нагрева (скин-эффект) в сечении закаленного изделия можно выделить три зоны: - поверхностно упрочненный слой (нагревается выше , после охлаждения имеет мартенситную структуру); - переходный слой (нагревается до<<, структура меняется от мартенситной до феррито-перлитной); - исходная структура сердцевины (нагрев ниже, поэтому структурных превращений практически не происходит). Глубина слоя оценивается по изменению твердости (0,8 от значения твердости на поверхности) или металлографически от поверхности до участков с 50 % мартенсита в структуре. Глубина, конфигурация и свойства закаленного слоя зависят от характера нагрева и охлаждения, от геометрии изделия и формы индукторов. Таким образом, для аттестации изделия в ряде случаев требуется определять не только глубину слоя, но и его твердость, и расположение слоя на изделии, что требует разработки измерительных преобразователей с большой локальностью измерений.
В основе неразрушающих методов контроля параметров упрочненных слоев лежит различие в физических свойствах слоя и сердцевины изделия. Чем больше это различие, тем более достоверным и надежным будет метод контроля.
При закалке с нагрева ТВЧ коэрцитивная сила закаленного слоя в 2-4 раза больше коэрцитивной силы сердцевины изделий. Различие между коэрцитивными силами цементированного слоя и сердцевины достигает наибольшего значения после последующей закалки и доходит до 10 раз. Однако контроль цементированных слоев осложняется большей, чем для закаленных слоев, протяженностью переходной зоны и наличием в структуре упрочненного слоя остаточного аустенита.
Определение параметров упрочненных слоев возможно за счет проникновения магнитного и электромагнитного полей на заданную глубину. Это может быть достигнуто двумя способами: а) намагничивание изделия в постоянных магнитных полях при помощи намагничивающих устройств определенной конфигурации и определение магнитных характеристик усредненных в заданном промагничиваемом объеме; б) применение для намагничивания контролируемых изделий переменных электромагнитных полей необходимой частоты.
Для определения глубины и прочностных характеристик упрочненных слоев широкое распространение нашли коэрцитиметры с приставными электромагнитами (упомянутый выше вариант а). Глубина проникновения магнитного потока в изделие в основном зависит от формы и размеров приставного электромагнита. Изменяя для П-образного электромагнита площадь сечения полюсов, расстояние между ними и высоту полюсов, можно получить различную глубину проникновения магнитного потока в изделие.
На рис. 2.57 в относительных единицах приведена полученная на поверхностно закаленных массивных изделиях обобщенная кривая зависимости показаний П-образных приставных электромагнитов различных размеров от глубины закаленного слоя. На указанной кривой можно выделить четыре участка.
Рис. 2.57. Обобщенная зависимость относительных значений показаний